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Verfahrenstechnik 4/2015

Verfahrenstechnik 4/2015

Harte Fakten Komponenten

Harte Fakten Komponenten aus Hartmetall für die Ventiltechnik Silke Brügel Immer größere Temperaturbereiche, immer schnellere Durchlaufzeiten sowie der verstärkte Einsatz aggressiver Stoffe führen in der Prozessindustrie zu extremen Betriebsbedingungen. Gleichzeitig steigen die Kosten für Unterbrechungen der laufenden Produktion durch Betriebsstörungen oder fällige Wartungsarbeiten. Diesen Herausforderungen werden Komponenten mit langer Lebensdauer und hoher Resistenz gegen Verschleiß gerecht. Autorin: Silke Brügel, freie Autorin, Ottobrunn Der Sinterwerkstoff Hartmetall gewinnt in der Prozessindustrie von Chemietechnik und Pharma, Petrochemie und Gasverarbeitung, über die Zellstoff-, Papier-, Glasindustrie bis zur Zementherstellung an Bedeutung. Hartmetall besteht vorwiegend aus Wolframkarbid als Hartstoff und einem Bindemittel. In der Regel wird als Hauptbindemittel Kobalt eingesetzt. Steigen die Ansprüche an die Korrosionsbeständigkeit, kommen Nickel und Nickel/ Chrom als Binder zum Einsatz. Das ist wichtig, denn der Bindemittelanteil und die Korngröße der Karbide beeinflussen die Eigenschaften des Werkstoffs: Mit zunehmendem Bindemittelanteil steigt die Zähigkeit, die Verschleißfestigkeit nimmt ab. Feines Korn macht den Werkstoff noch härter und resistenter gegen Verschleiß. Grobes Korn erhöht die Zähigkeit und damit die Schlagfestigkeit, denn es erzeugt größere Räume zwischen den Karbiden, die mit Binder ausgefüllt werden. Diese ausgefüllten Räume fungieren als Stoßdämpfer, beispielsweise bei extremer Ventilkugeln aus Hartmetall bewähren sich bei Anwendungen mit besonders hohem Verschleiß Schlagbeanspruchung, die in der Prozessindustrie immer wieder vorkommt. Feines Korn weist eine geschlossene Oberflächenstruktur auf. Verschleiß findet, wenn überhaupt, hauptsächlich am Binder statt. Aufgrund der geringeren Korngröße bestehen nur kleine Binderzonen. Das macht sehr feines Korn verschleißbeständiger als Grobkorn. Werkstofftechnik für Fortgeschrittene Ein weiterer Vorteil dieses Werkstoffs: Er lässt sich problemlos mit Stahl oder Aluminium kombinieren, und häufig reicht es, wenn nur die besonders belasteten Teile einer Komponente zu 100 % aus Hartmetall gefertigt werden. Ein gutes Beispiel sind Ventile, die häufig starken Belastungen ausgesetzt sind. In 38 VERFAHRENSTECHNIK 4/2015

BETRIEBSTECHNIK der Förder- und Regeltechnik ist der Einsatz von Hartmetall besetzten Ventilen auf dem Vormarsch. Das verdeutlicht nachfolgende Anwendung: Zur Durchflussregelung von Prozessflüssigkeit mit verschleißintensivem Feststoffanteil kommt eine Vielzahl unterschiedlicher Ventile zum Einsatz. Ein Unternehmen aus der Petrochemie in Deutschland hat hierfür viele Jahre Ventile und Ventilsitze aus mit Stellit beschichtetem Edelstahl verwendet. Aufgrund der abrasiven Flüssigkeit (Quenchöl mit 20 % Feststoffanteil) lagen die durchschnittlichen Standzeiten der verwendeten Ventilelemente bei rund 14 Wochen. Um Zeit und insbesondere Wartungskosten zu sparen, entschieden sich die Verantwortlichen vor rund drei Jahren, hier neue Wege zu gehen. Gemeinsam mit den Experten von Durit analysierten sie die Einsatzbedingungen vor Ort und tauschten im Anschluss alle Verschleißelemente durch Komponenten aus Hartmetall aus. Das Ergebnis bis heute: Durchschnittlich 16 Monate störungsfreier Betrieb. Die Investitionskosten amortisierten sich in diesem Fall innerhalb von sechs bis sieben Monaten. Ein weiterer Vorteil ist die Oberflächenbeschaffenheit der neuen Ventile, die jetzt ein deutlich besseres Gleitverhalten und damit geringere Schaltkräfte aufweisen. Wichtig ist hier die Reduzierung des Losbrechmomentes durch einen geringen Gleitreibungskoeffizienten, womit auch die Bruchgefahr des Ventils reduziert wird. Flexible und variantenreiche Beschichtungen Um noch mehr Kundenservice zu bieten, baut Durit seit Jahren den Geschäftsbereich Beschichtungen aus. Er ergänzt das bestehende Leistungsspektrum an inzwischen rund 60 verschiedenen, firmeneigen entwickelten Hartmetallsorten. Eine PVD-Beschichtung kann unter Umständen die positiven Eigenschaften von Hartmetall wie die Oberflächenhärte, die Gleitreibung sowie den Korrosionsschutz weiter verbessern. Bei größeren und damit schwereren Bauteilen gilt es nach genauer Untersuchung der Betriebsbedingungen vor Ort, der eingesetzten Medien und des bisherigen Instandhaltungsaufwands abzuwägen, ob der Einsatz von mit Karbiden oder Keramiken flammspritz-beschichteten Stahlventilen langfristig die bessere Kundenlösung darstellt. Sogar bereits verschlissene Stahlventile lassen sich mit HVOF oder APS Flammspritzverfahren kostengünstig reparieren. www.durit.de Inserentenverzeichnis Heft 4/2015 Bauermeister, Norderstedt...................................................... 4 COG C. Otto Gehrckens GmbH & Co. KG, Pinneberg....... 9 E-T-A, Altdorf..............................................................................31 EGE, Gettorf................................................................................27 Elaflex, Hamburg......................................................................29 Fette Compacting, Schwarzenbek.................................2. US Funke, Gronau............................................................................13 Herborner Pumpenfabrik, Herborn....................................19 Hillesheim, Waghäusel...........................................................15 Huber, Offenburg......................................................................37 Keller, CH-Winterthur.........................................................4. US Magnetrol, B-Zele....................................................................... 5 Meister, Wiesen.........................................................................27 Müller Industrie-Elektronik, Neustadt...............................34 Papenmeier, Schwerte............................................................22 Pfeiffer Vacuum, Aßlar............................................................21 Pneumax, Gelnhausen.............................................................. 7 Rippert, Herzebrock-Clarholz.................................................. 3 Ruwac, Melle..............................................................................41 S+J Armaturen, Hamburg......................................................23 Stäubli, Bayreuth.......................................................................11 Turkish Machinery Promotion Group (TMPG), TR-Ankara....................................................................................26 VEGA Grieshaber, Schiltach............................................33, 35 Volkmann, Soest.......................................................................17 Will & Hahnenstein, Herdorf................................................14 Beilage: easyFairs, München (Teilbeilage) IMPRESSUM vereinigt mit BioTec erscheint 2015 im 49. Jahrgang, ISSN 0175-5315 Redaktion Chefredakteurin: Dipl.-Ing. (FH) Eva Linder (eli) Tel.: 06131/992-325, E-Mail: e.linder@vfmz.de (verantwortlich für den redaktionellen Inhalt) Redaktion: Dipl.-Chem. Katja Friedl (kf), Tel.: 06131/992-336, Dipl.-Ing. (FH) Inga Ronsdorf (iro), Tel.: 06131/992-259, Dipl.-Ing. (FH) Anne Schaar (as), Tel.: 06131/992-330 Redaktionsassistenz: Eva Helmstetter, Tel.: 06131/992-371, E-Mail: e.helmstetter@vfmz.de, Gisela Kettenbach, Monika Schäfer, Ulla Winter (Redaktionsadresse siehe Verlag) Grafik und Layout Doris Buchenau, Anette Fröder, Conny Grothe, Melanie Lerch, Sonja Schirmer, Mario Wüst Chef vom Dienst Dipl.-Ing. (FH) Winfried Bauer Anzeigen Oliver Jennen, Tel. 06131/992-262, E-Mail: o.jennen@vfmz.de Helge Rohmund, Anzeigenverwaltung Tel. 06131/992-252, E-Mail: h.rohmund@vfmz.de Anzeigenpreisliste Nr. 48: gültig ab 1. Oktober 2014 www.vereinigte-fachverlage.info Leserservice vertriebsunion meynen GmbH & Co. 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